棉花GhPHOT1和GhPHOT2基因的克隆及功能鑒定.pdf

1、棉花是喜光喜溫的植物，在世界各地都有種植。光照是棉花正常生長不可缺少的重要因素之一，對棉花的產(chǎn)量和質(zhì)量都有很大的影響。目前對棉花和光照關(guān)系的研究，主要集中在光照時間和光照強度對棉花的影響，以及不同光質(zhì)如紅光和藍光等對棉花產(chǎn)量的影響，但有關(guān)棉花光受體的研究還未見報道。已有研究證明參與向光性的受體主要是向光素、隱花色素和光敏色素。向光素是一種常見的光信號受體，參與藍光誘導(dǎo)下植物的向光反應(yīng)、氣孔開放和葉綠體運動等諸多反應(yīng)。目前在苔蘚、擬南芥和

2、玉米等植物中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了兩種藍光受體，分別為PHOT1和PHOT2。PHOT1和PHOT2的C末端含有Ser/Thr蛋白激酶區(qū)域，N端含有與黃素單核苷酸結(jié)合的兩個區(qū)域。PHOT1在弱光下具有捕光的作用，通過調(diào)節(jié)葉綠體聚光運動增強光合作用效率；PHOT1和PHOT2在強光下具有避光的作用，通過葉綠體避光運動和調(diào)節(jié)葉片伸張度減少強光對植物的危害。最新研究表明，PHOT2參與植物抗旱過程，通過調(diào)節(jié)氣孔開度等一系列反應(yīng)增強植物的抗旱性。
　

3、　本研究以擬南芥AtPHOT1和AtPHOT2蛋白序列作為探針，在Phytozome網(wǎng)站對雷蒙德氏棉的蛋白數(shù)據(jù)庫進行序列同源性比對，發(fā)現(xiàn)兩個同源度分別為73.9％和72.4%兩個基因，基因編號分別為Gorai.003G139300和Gorai.008G012600。通過同源性比對發(fā)現(xiàn)，這兩個基因與可可中的PHOT1和PHOT2為同源基因；蛋白結(jié)構(gòu)分析表明，二者都有向光素蛋白的典型結(jié)構(gòu)，既C端為Ser/Thr蛋白激酶區(qū)，N端含兩個PAS結(jié)

4、構(gòu)域；KEGG數(shù)據(jù)庫顯示這兩個基因為棉花PHOT1和PHOT2基因，并命名為GhPHOT1、GhPHOT2。分別在擬南芥和棉花中驗證GhPHOT1和GhPHOT2基因的功能。首先將構(gòu)建好的棉花GhPHOT2基因的超表達載體，通過農(nóng)桿菌侵染法侵染擬南芥phot1phot2雙突變體以及phot2單突變體植株，鑒定并篩選出陽性苗，葉片表型回補實驗證明，與對照植株相比，phot1phot2-GhPHOT2雙突變體陽性植株葉片表型得到回補；在10

5、0μmol.m-2.s-1強藍光下，以擬南芥phot1phot2-GhPHOT2和phot2-GhPHOT2陽性植株葉片為材料，通過小孔透射、葉綠體運動和氣孔開度實驗，證明GhPHOT2基因參與調(diào)節(jié)葉綠體的避光運動和氣孔開度；亞細胞定位表明GhPHOT2蛋白定位在細胞膜或細胞壁上，這與擬南芥中 AtPHOT2的亞細胞定位情況是相符的。為進一步驗證 GhPHOT1和GhPHOT2基因的功能，我們通過 VIGS技術(shù)使棉花植株內(nèi)源向光素基因沉